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源控小讲堂 | 不懂串口?看这里

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智能制造的大背景下,各行各业对于工控机的需求日趋丰富,而在工业应用场景中,相较于商用计算机,工业计算机在防护能力、扩展能力等方面优势明显。然而,高品质工业计算机的性能和能力离不开其内外部软件的加持,丰富的I/O接口、不同版本的操作系统等均会赋予工控机独特且强大的性能和能力。

源控小讲堂将围绕与工业计算机密切相关的软硬件,每期分享一个小知识点,以期帮助您更系统地了解工业计算机的“奥秘”。

源控小讲堂,本期知识点:串口。 

关于串口

串行接口(Serial Interface)简称串口,也称串行通讯接口(通常指COM接口),是采用串行通信方式的扩展接口。串口通讯时数据是一位一位地顺序传送, 因此其优点是通信线路简单,只要一对传输线就可以实现双向通信,从而大大降低了成本,特别适用于远距离通信,通讯距离可以从几米到几千米,缺点是传送速度较慢。

根据信息的传送方向,串行通讯可以进一步分为单工、半双工和全双工三种:

单工:在通信过程的任意时刻,信息只能由一方 A 传到另一方 B;  

半双工:在任意时刻,信息既可由 A 传到 B,又能由 B 传 A,但只能有一个方向的传输存在;

全双工:在任意时刻,线路上存在A到B和B到A的双向信号传输。

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串口规格

串行接口按电气标准及协议来分包括RS-232、RS-422、RS485等。RS-232、RS-422与RS-485标准只对接口的电气特性做出规定,不涉及接插件、电缆或协议。

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-RS232-

RS-232也称标准串口,最常用的一种串行通讯接口。RS-232采取不平衡传输方式,即所谓单端通讯。由于其发送电平与接收电平的差仅为2V至3V左右,所以其共模抑制能力差,再加上双绞线上的分布电容,其传送距离最大为约15米,最高速率为20kb/s。RS-232是为点对点(即只用一对收、发设备)通讯而设计的,所以RS-232适合本地设备之间的通信。

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RS-232功能测试 - pin2/pin3交叉连接

-RS422-

典型的RS-422是四线接口,实际上还有一根信号地线,共5根线。由于发送器的驱动能力比RS232更强且接收器采用高输入阻抗,故允许在相同传输线上连接多个接收节点,最多可接10个节点,即一个主设备 (Master),其余为从设备 (Slave),从设备之间不能通信,所以RS-422支持点对多的双向通信。

RS-422的最大传输距离为1219米,最大传输速率为10Mb/s。其平衡双绞线的长度与传输速率成反比,在100kb/s速率以下,才可能达到最大传输距离。只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。一般100米长的双绞线上所能获得的最大传输速率仅为1Mb/s。

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RS-422功能测试——pin14、pin23交叉测试

-RS485-

RS-485是从RS-422基础上发展而来的,所以RS-485许多电气规定与RS-422相仿。如都采用平衡传输方式、都需要在传输线上接终接电阻等。RS-485可以采用二线与四线方式,二线制可实现真正的多 点双向通信,而采用四线连接时,与RS-422一样只能实现点对多的通信,即只能有一个主(Master)设备,其余为从设备,但它比RS-422有改进,无论四线还是二线连接方式总线上可多接到32个设备。

RS-485与RS-422的不同还在于其共模输出电压是不同的,RS-485是-7V至+12V之间,而RS-422 在-7V至+7V之间,RS-485接收器最小输入阻抗为12k Ω 、RS-422是4k Ω;由于RS-485满足所有 RS-422的规范,所以RS-485的驱动器可以在RS-422网络中应用。

RS-485与RS-422一样,其最大传输距离约为1219 米,最大传输速率为10Mb/s。平衡双绞线的长度与传输速率成反比,在100kb/s速率以下,才可能使用规定最长的电缆长度,只有在很短的距离下才能获得最高速率传输,一般100米长双绞线最大传输速率仅为1Mb/s。

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王静
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